[发明专利]可调型烟气稀释采样装置

说明书

本发明属于烟气稀释采样装置的新发明。

在本发明作出之前。环保监测用的烟气采样装置，大部分采用采样泵。采取一定量的烟气进入测量仪器。由于烟气中含有10%左右的水汽和数量较多的粉尘，水汽极易在采样管道的管壁上冷凝，粉尘则很快沉积在过滤材料上，对烟气中的气态污染物，特别是SO₂产生溶解和吸附作用，导致测量结果偏低。为了改善这一状况，美国热电子公司曾生产出一种装置，即在采样管道外，加一层加热保温套，以防止水汽冷凝，但对几米甚至几十米的管道进行加热保温，价格昂贵，同时也不能解决粉尘在过滤材料上沉积所造成的阻塞问题，美国哥伦比亚科学工业公司应用气动引射原理，研制出稀释型烟气采样装置具有一定的效果，然设备繁锁，加之售价昂贵，迄今使用于烟气采样极为有限。

为了解决以上存在的问题，本发明设计出一种新颖独特的微型限流孔板，控制烟气采样流量在150ml/min以下解决了粉尘，水汽及其他干扰物质对测定SO₂的影响，从而提高了测定SO₂排放浓度的准确性。

本发明的要点在于在采样装置内设计了一个微型气动引射泵作为动力采取烟气，烟气通过两层过滤膜，再经过一个限流孔板，孔板直径范围为Φ0.04～0.17mm，控制流量在40-150ml/min之间，然后经过引射喷管，在扩散混合段与引射气体以一定比例被稀释。稀释比精度为≤±3%。设计模型见图1。

图中表示，主流气体O′（稀释气体）在高压下（4-8atm）从一拉伐尔喷管喷出，通过喉道t处，达到临界质量流（音速马赫数M＝2.0-2.4），然后通过扩张段（t-i段）加速后，以超音速向i-f区喷射，连续喷射的结果，使引射副流O″的压强逐渐降低，当低至样品气O的临界压力时，即可在喉道处达到临界流速，合理地选择喉道直径可将流量限制在某一值。这样可达到消除水气在采样管道及管壁上冷凝的目的。由于采集烟气的体积很少，烟气中的粉尘沉积在滤膜上的量也极少。这样不仅减少了吸附SO₂的可能性，提高了分析测试的准确度，同时也相对提高了滤膜的使用寿命，降低了因阻塞而引起的对测试的影响。

我们研制的可调型烟气稀释采样装置和微型引射泵的总装置图见图2，及表1。

表1、可调型烟气稀释采样装置装配件

烟气稀释装置主要是由引射喷管（图3）和射流喉道（图4）组合而成。

装配时将引射喷管插入喉道，调节引射喷管的前后距离直到引射真空度达300～350mmHg为最佳，引射主流气体（如氮气，压缩空气）以4～6atm通过喉道区（外引射方式）气流在喉道处达到音速（马赫数为2.0～2.4）时，经连续高速喷射后，在引射付流区形成一低压。也可设计成向引射喷管通入高压主流气体，烟气则从喉道处进入扩散混合段（内引射方式），当引射付流的绝对压力低于烟气的绝对压力时，烟气便通过过滤器和限流孔板进入引射喷管，最后进入扩散混合段与引射主流气体混合。在引射主流气体工作压力大于4～6atm时，引射真空度即能达到300～350mm    Hg，在此真空度下，烟气在限流处（40～150ml/min）达到临界质量流量（马赫数为2.0～2.4）时，从而起到限流作用。限流孔口直径在不大于0.17mm时，烟气流量可被限制在150ml/min以下，限流孔板可制成不同直径的系列（图5，表2），可进行更换。

表2、不同直径的限流孔板

图6为密封垫。过滤器由两层玻璃纤维膜组成，可按采集烟气量的多寡而进行更换。通过改变工作压力和更换限流孔板，稀释比可在40～1000倍范围内进行调节，其精度按变易系数计可控制在≤±3%内。用已知浓度的SO₂标准气进行标定，标定时由过滤器前端导入，为使标准气体温度与烟气相近，其进气管（图7）。在采样装置的外延段绕引一圈，在现场标定稀释比时起到预热作用。稀释后的烟气经出气管（图8），与SO₂分析仪（环境分析用）联接进行测试。

本发明与现有的烟气稀释采样装置技术相比较，至少具有测定烟气中的SO₂浓度准确度高，采样管道不须加热保温，稀释比可调，设备简单，操作方便，成本低廉等优点，如将本发明的可调型烟气稀释采样装置推广使用，定会使我国的烟气测试水平提高一步，同时本发明的烟气稀释采样装置还可用于烟气中氮氧化物（NOx），碳氢化合物（HnCm）等污染有害气体的采样分析测试。